論物聯網促進DSP和MPU的融合

李勁松等

作者簡介：牽動松(1973.10-)，男，苗族，碩士研究生，講師，貴州省銅仁職業技術學院機電系教研主任。主要從事《DSP應用技術》的教學與研究。著作有：基于高《DSP應用技術》的教學實驗的探討、論當前模糊控制的發展、基于模糊控制和DSP的定向揚聲器系統控制的研究等。付成果(1982.2-)，男，漢族，研究生，講師。主要從事凝聚態材料物性，電子、電氣控制方面的研究和教學工作。

【摘要】本文闡述了物聯網的概念和發展過程，結合物聯網的功能對數字信號處理(DSP)和微處理器(MPU)的特點進行分析，作者提出研制一種集DSP和MPU優點一體的芯片，促進物聯網更好的為社會服務。

【關鍵詞】物聯網DSP；MPU

物聯網的英文名稱為“The Internet of Things”。由該名稱可見，物聯網就是“物物相連的互聯網”。這有兩層意思：第一，物聯網的核心和基礎仍然是互聯網，是在互聯網基礎之上的延伸和擴展的一種網絡；第二，其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通信。因此，物聯網的定義是通過射頻識別(RFID)裝置、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器·等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網相連接，進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤。監控和管理的一種網絡。

物聯網的概念是在1999年提出的。過去在中國，物聯網被稱之為傳感網。中科院早在1999年就啟動了傳感網的研究，并已取得了一些科研成果，建立了一些適用的傳感網。

1999年，在美國召開的移動計算和網絡國際會議提出了，“傳感網是下一個世紀人類面臨的又一個發展機遇”。

2003年，美國《技術評論》提出傳感網絡技術將是未來改變人們生活的十大技術之首。

2005年，在突尼斯舉行的信息社會世界峰會(WSIS)上，國際電信聯盟(ITU)發布了(ITU互聯網報告2005：物聯網)，正式提出了“物聯網”的概念。報告指出，無所不在的“物聯網”通信時代即將來臨，世界上所有的物體從輪胎到牙刷、從房屋到紙巾都可以通過因特網主動進行交換。射頻識別技術(RFID)，傳感器技術、納米技術、智能嵌入技術將到更加廣泛的應用。

根據ITU的描述，在物聯網時代，通過在各種各樣的日常用品上嵌入一種短距離的移動收發器，人類在信息與通信世界里將獲得一個新的溝通維度，從任何時間任何地點的人與人之間的溝通連接擴展到人與物和物與物之間的溝通連接。

數字信號處理(DSP)是一門涉及許多學科而又廣泛應用于許多領域的新興學科。20世紀60年代以來，隨著計算機和信息技術的飛速發展，數字信號處理技術應運而生并得到迅速的發展。在過去的幾十年時間里，數字信號處理已經在移動通信等領域得到極為廣泛的應用。隨著信息技術革命的深人和計算機技術的飛速發展，數字信號處理技術已經逐漸發展成為一門關鍵的技術學科。DSP芯片，即數字信號處理器，是專門為快速實現各種數字信號處理算法而設計的、具有特殊結構的微處理器，其處理速度已高達2000MIPS，比最快的CPU還快10～50倍。

微處理器(MPU)是低成本的，主要執行智能定向控制任務的通用微處理器，能很好執行智能控制任務，但是其數字信號處理功能很差。而DSP的功能正好與之相反。在許多應用中均需要同時具有智能控制和數字信號處理兩種功能，如數字蜂窩電話就需要監測和聲音處理功能。因此，把DSP和微處理器結合起來，用單一芯片的處理器實現這兩種功能，將加速個人通信機(PCB)、智能電話、無線網絡等產品的開發，同時簡化設計，減小體積，降低功耗和整個系統的成本。例如，Motorola公司有多個處理器的DSP5665x，Massan公司有協處理功能的FILU-200，11公司的把MPU功能擴展成DSP和MPU功能的TMS320C27。以及Hitachi公司的SH-DSP，都是DSP和MPU融合在一起的產品。

物聯網的發展將進一步加速這一融合過程。MPU可以對文字進行處理，管理數據庫和對科學工程進行數學運算。而DSP則主要針對代表信號的數字進行數學運算，得到處理結果。很多工程都可以用數學方式來表達，而不同的工程有不同的數學表達式。比如，醫藥、醫療、電信、雷達、聲納、助聽器、聲音、圖象、工業控制等都有不一樣的數學表達式，因此數字信號處理器的種類很多。另外，數字信號處理器處理的信號大部分是無頭無尾的連續量，而且是實時的(on-time)，故其取樣、運算過程應盡可能短，以免影響信號的連續性。這也是DSP處理速度要求很高的原因所在。這一點和CPU(MPU的一種)處理的靜止信號(off—line)不同。舉個例子說，對復數FIR濾波器進行計算，工作在300MHz的SCl40為2μs，而1000MHz的Pentium4需要6μs。

隨著物聯網的進一步發展，必將出現DSP和MPU融合的一種新產品。這個產品，負責把各種傳感信息進行收集，進行數學運算，得到處理結果。然后進行分門別類的數據庫管理，進行有指向性的傳輸。有了這個DSP和MPU融合的高速運算平臺，物聯網的結果一定是效率更高，成本耕地，發展更快，更好的為社會服務。